Propietats de les substàncies: covalents, iòniques i metàl·liques

La taula següent mostra les diferències en algunes propietats de les substàncies iòniques i moleculars.

		Temp. fusió (ºC)	Temp. ebullició (ºC)	Conductivitat elèctrica
Substàncies iòniques	clorur de sodi clorur de calci òxid de magnesi	801 782 2.852	1.413 1.600 3.600	alta (líquids o en dissolució)
Substàncies moleculars	metà amoníac aigua	-182 -77 0	-161 -34 100	baixa

Comenteu les diferències entre les substàncies iòniques i les moleculars. Teniu alguna idea de quina és la causa d’aquestes diferències?
Primer hem de recordar l’estructura íntima de les substàncies iòniques i moleculars:
A les substàncies iòniques els àtoms del metall cedeixen ......................... al no metall i es formen així ....................... carregats. Els àtoms del metall donen ions ................. i els del no metall ions ........................ que es mantenen units per atracció electrostàtica formant una ........................ tridimensional.
A les substàncies moleculars els àtoms de no metalls .............................. electrons i no es formen ions sinó ................................., que no tenen càrrega elèctrica.

Per què els compostos iònics tenen punts de fusió i d’ebullició elevats?

Observem el clorur de sodi. Tens un esquema de la seva estructura al document L'enllaç químic. Al clorur de sodi les forces d’atracció entre els ions Na+ i els ions Cl- són molt fortes ja que cada ió està envoltat per sis ions de càrrega oposada.

Ara, tenint en compte això i tot el que ja saps sobre la fusió de les substàncies (si no ho recordes, repassa el document Estats de la matèria. Com les substàncies canvien el seu estat), pots respondre la següent pregunta:

Per què el clorur de sodi té un elevat punt de fusió (801ºC) i un elevat punt d’ebullició (1.413ºC)?

També pots mirar de respondre una altra cosa:

Per què els cristalls de clorur de sodi (sal de cuina) tenen unes formes regulars (cúbiques)?

Per què les substàncies iòniques i els metalls condueixen l’electricitat?

Les substàncies iòniques estan fetes d’ions, que són partícules amb càrrega elèctrica. Una substància iònica només conduirà l’electricitat si les seves partícules carregades es poden moure.

Per què hem de fondre o disoldre una substància iònica per tal que sigui conductora?
Per què les substàncies moleculars no poden conduir l’electricitat?

Potser ara també sabràs respondre perquè els metalls són tan bons conductors de l’electricitat (i també de la calor).

EXERCICIS

Les substàncies moleculars, com ara ..................... i ...................., tenen temperatures de fusió i d’ebullició ................................ Això és degut al fet que estan fetes de ............................... individuals que se separen fàcilment les unes de les altres.
Les substàncies iòniques formen .............................................. d’ions que es mantenen junts gràcies a intenses forces d’............................................. entre els ions de càrregues ............................ Això explica que tinguin temperatures de fusió i d’ebullició ................................
Les substàncies iòniques són ........................ conductores de l’electricitat perquè els ions que les formen ...................................................... En estat .................. no són bones conductores, cal .............................. o ..................................
Els electrons es mouen lliurement a travès de l’estructura dels ....................... Són els responsables de mantenir els àtoms junts. A més, els electrons lliures permeten que els metalls siguin bons conductors de ................................ i ..................................
Imagina que tens un circuit elèctric format per una pila, una bombeta i fil conductor. En cada cas hi ha, a més, el següent: aire, etanol, ferro, clorur de sodi sòlid, aigua pura, dissolució de clorur de sodi en aigua i fusta. Digues en quins casos s’encendrà la bombeta. Tens dibuixats tres exemples.
Imagina que treballes a un laboratori i tens quatre substàncies desconegudes. Has d’esbrinar si aquestes substàncies són iòniques o covalents. Quines proves faries? Per què? Et servirien per decidir si són metalls?
La taula següent recull les propietats de quatre substàncies desconegudes. Digues quines són iòniques i quines covalents.
Segur que moltes vegades t’hauran dit que no toquis un endoll amb les mans molles perquè et pot “donar la corrent”. L’aigua és un compost molecular, i els compostos moleculars no condueixen l’electricitat. No sembla això una contradicció? Quina explicació hi podem donar?
El silici (SiO2) és la base per a la fabricació del vidre i d’altres materials, com el paper de vidre. Quines propietats d’aquesta substància suggereixen que té una estructura gegant covalent quan es solidifica?
AMPLIACIÓ: El grafit i el diamant són dos substàncies formades per àtoms de carboni units covalentment. Això no obstant, tenen propietats molt diferents. Cerca informació sobre els usos que en fem d’aquestes dues formes del carboni, les diferents propietats que tenen i com les diferències en l’estructura les expliquen.
AMPLIACIÓ: Hem estudiat tres tipus de xarxes tridimensionals (o estructures gegants): les dels compostos iònics, les covalents (poden ser compostos com el SiO2 o elements com el C) i les dels metalls. En els tres casos les xarxes tridimensionals es formen en estat sòlid. Explica les diferències entre els tres tipus de xarxes i digues quines seran bones conductores de l’electricitat i la calor i per què.